海底下に潜む未知の生命－多面的アプローチで明らかにする地球深部微生物の実態

• 研究課題/領域番号: 15H05608
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生態・環境
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 諸野 祐樹 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, グループリーダー代理 (30421845)
• 研究協力者: 伊藤 元雄 ; 星野 辰彦 ; 稲垣 史生
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円); 2017年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2016年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2015年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
• キーワード: 海底下生命圏 / NanoSIMS / 安定同位体 / セルソーター / IODP

研究成果の概要

本研究では、超高空間分解能二次イオン質量分析計（NanoSIMS）による元素同位体分析や分子生物学的解析等を駆使し、最大で1 億年前に堆積した海底下試料中に存在する未知微生物の姿形を捉えると同時に、それら微生物が「生きているのか？」「機能・役割は？」「代謝活性は？」という基本的かつ重要な問いに答えることを目標とした。多様な海底下環境で採取した試料から申請者が開発した独自の技術によって微生物細胞を分取し、安定同位体基質取り込み、細胞DNA解析やアミノ酸組成分析等、多面的な解析を実施した。

研究成果

• [国際共同研究] California Institute of Technology/Bigelow Laboratory for Ocean Sciences(米国)
• [国際共同研究] ETH(スイス)
• [国際共同研究] Aarhus University(デンマーク)
• [国際共同研究] 上海交通大学(中国)
• [国際共同研究] Aarhus大学(デンマーク)
• [国際共同研究] California Institute of Technology(米国)
• [国際共同研究] カリフォルニア工科大学(米国)
• [国際共同研究] ドイツ地球科学研究センター （GFZ）/ブレーメン大学(ドイツ)
• [国際共同研究] オーフス大学(デンマーク)
• [雑誌論文] Assessment for capacity to capture aerosol-DNA by clean filters for molecular biology experiments (2018)
  • 著者名/発表者名: Morono, Y., Hoshino, T., Terada, T., Suzuki, T., Sato, T., Yuasa, H., Kubota, Y., and Inagaki, F.
  • 雑誌名: Microbes and Environments 巻: in press
• [雑誌論文] Microbial diversity in sediments from the bottom of the Challenger Deep, Mariana Trench (2018)
  • 著者名/発表者名: Nunoura, T., Nishizawa, M., Hirai, M., Shimamura, S., Harnvoravongchai, P., Koide, O., Morono, Y., Fukui, T., Inagaki, F., Miyazaki, J., Takaki, Y., and Takai, K.
  • 雑誌名: Microbes and Environments 巻: in press
  • NAID: 130007393737
• [雑誌論文] Bioturbation as a key driver behind the dominance of Bacteria over Archaea in near-surface sediment (2017)
  • 著者名/発表者名: Chen, X., Andersen, T. J., Morono, Y., Inagaki, F., Jorgensen, B. B., and Lever. M. A.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 2400-2400
  • DOI: 10.1038/s41598-017-02295-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Atribacteria from the Subseafloor Sedimentary Biosphere Disperse to the Hydrosphere through Submarine Mud Volcanoes (2017)
  • 著者名/発表者名: Hoshino, T., Toki, T., Ijiri, A., Morono, Y., Machiyama, H., Ashi, J., Okamura, K., and Inagaki, F.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 8 ページ: 1135-1135
  • DOI: 10.3389/fmicb.2017.01135
  • NAID: 120006383302
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Methyl-compound use and slow growth characterize microbial life in 2-km-deep subseafloor coal and shale beds (2017)
  • 著者名/発表者名: Trembath-Reichert, E., Morono, Y., Ijiri, A., Hoshino, T., Dowson, K. S., Inagaki, F., and Orphan, V. J.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 巻: 114 号: 44
  • DOI: 10.1073/pnas.1707525114
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Aerobic and Anaerobic Methanotrophic Communities Associated with Methane Hydrates Exposed on the Seafloor: A High-Pressure Sampling and Stable Isotope-Incubation Experiment (2017)
  • 著者名/発表者名: Case, D., Ijiri, A., Morono, Y., Tavormina, P., Orphan V. J., and Inagaki, F.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 8 ページ: 2569-2569
  • DOI: 10.3389/fmicb.2017.02569
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A modified SDS-based DNA extraction method for high quality environmental DNA from (2016)
  • 著者名/発表者名: Vengadesh Perumal Natarajan, Xinxu Zhang, Yuki Morono, Fumio Inagaki and Fengping Wang
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 7 ページ: 986-986
  • DOI: 10.3389/fmicb.2016.00986
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dense microbial community on a ferromanganese nodule from the ultra-oligotrophic South Pacific Gyre: Implications for biogeochemical cycles (2016)
  • 著者名/発表者名: Shiraishi F., Mitsunobu S., Suzuki K., Hoshino T., Morono Y., Inagaki F.
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 447 ページ: 10-20
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2016.04.021
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Size and Carbon Content of Sub-seafloor Microbial Cells at Landsort Deep, Baltic Sea (2016)
  • 著者名/発表者名: Stefan Braun,, Yuki Morono, Sten Littmann, Marcel Kuypers, Husnu Aslan, Mingdong Dong, Bo B. Jorgensen, Bente Aa. Lomstein
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 7 ページ: 1375-1375
  • DOI: 10.3389/fmicb.2016.01375
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cellular content of biomolecules in sub-seafloor microbial communities (2016)
  • 著者名/発表者名: Stefan Braun , Yuki Morono, Kevin W. Becker, Kai-Uwe Hinrichs, Kasper U. Kjeldsen, Bo B. Jorgensen, Bente Aa. Lomstein
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 188 ページ: 330-351
  • DOI: 10.1016/j.gca.2016.06.019
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Analysis of Low-Biomass Microbial Communities in the Deep Biosphere (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Morono and Fumio Inagaki
  • 雑誌名: Advances in Applied Microbiology 巻: 95 ページ: 149-178
  • DOI: 10.1016/bs.aambs.2016.04.001
  • ISBN: 9780128048023
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Osmium plasma coating for observation of microfossils, using optical and scanning electron microscopes (2016)
  • 著者名/発表者名: TATSUHIKO YAMAGUCHI, Terada Takeshi,MORONO YUKI
  • 雑誌名: Paleontological Research 巻: -
  • NAID: 40020952394
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Exploring deep microbial life in coal-bearing sediments down to ~2.5km below the seafloor (2015)
  • 著者名/発表者名: INAGAKI FUMIO, Kai-Uwe Hinrichs,KUBO YUSUKE,Marshall W. Bowles,Verena B. Heuer,Wei-Li Hong,HOSHINO TATSUHIKO,IJIRI AKIRA,IMACHI HIROYUKI,ITO MOTOO,KANEKO MASANORI,Mark A. Lever,Lin Yu-Shin,Barbara A. Methe,Morita Sumito,MORONO YUKI,et al.
  • 雑誌名: SCIENCE/AAAS/ 巻: 349 号: 6246 ページ: 420-424
  • DOI: 10.1126/science.aaa6882
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ecophysiology of Zetaproteobacteria Associated with Shallow Hydrothermal Iron-Oxyhydroxide Deposits in Nagahama Bay of Satsuma Iwo-Jima, Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: HOSHINO TATSUHIKO, Kuratomi Takashi,MORONO YUKI,Hori Tomoyuki,Oiwane Hisashi,Kiyokawa Shoichi,INAGAKI FUMIO
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 6 ページ: 1554-1554
  • DOI: 10.3389/fmicb.2015.01554
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] NanoSIMSにより基質の流れを可視化するー未培養微生物のシングルセルレベルでの生理生態解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 諸野 祐樹, 伊藤 元雄
  • 雑誌名: 水環境学会誌 巻: 38 ページ: 375-379
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] Biosphere in subseafloor environment and its ecophysiology (2017)
  • 著者名/発表者名: 諸野祐樹、寺田武志、星野辰彦、伊藤元雄、稲垣史生
  • 学会等名: 日本細菌学会総会シンポジウム「Sleeping Microbes: 眠れる微生物の秘めた力」
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2017-03-20
  • 招待講演
• [学会発表] 海底下環境、および海底下生命圏を紐解く鍵となるSTXM分析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 諸野祐樹、浦本豪一郎、菅大暉、高橋嘉夫、寺田武志、伊藤元雄、稲垣史生
  • 学会等名: PF挿入光源ビームラインBL－19の戦略的利用に関する研究会
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2017-01-26
  • 招待講演
• [学会発表] 海底下微生物の謎？～海底下に広がる世界～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 諸野 祐樹
  • 学会等名: 高知大学理学部応用理学科災害科学コース特別講演
  • 招待講演
• [学会発表] IODP Expedition 357: Atlantis Massif Serpentinization and Life (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Morono, Shino Suzuki, Motoo Ito, Goichiro Uramoto, Akira Ijiri, Gretchen Fruh-Green, Beth Orcutt, and IODP Expedition 357 Scientists
  • 学会等名: 海洋リソスフェアの蛇紋岩化作用と物理・化学・生物プロセス- InterRidge-Japan 研究集会 -
  • 招待講演
• [学会発表] Excess fluid pressure development beneath the decollement at the Nankai subduction zone (2017)
  • 著者名/発表者名: Takehiro HIROSE、Nana KAMIYA、Yuzuru Yamamoto、Heuer Verena、Fumio INAGAKI、Yuki Morono、 Kubo Yu'suke、Expedition 370 Scientists
  • 学会等名: JpGU-AGU 2017/SSS04-17
• [学会発表] 室戸沖デコルマゾーンおよび沈み込む堆積物の変形と物性の側方バリエーション：Exp. 370速報 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本 由弦、Stephen Bowden、藤内 智士、Kiho Yang、Man-Yin Tsang、廣瀬 丈洋、神谷 奈々、奥津 なつみ、山本 裕二、稲垣 史生、Verena Heuer、諸野 祐樹、久保 雄介、Expedition 370 Scientists
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] IODP Expedition 370: Temperature Limit of the Deep Biosphere off Muroto (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Morono, Verena B. Heuer, Fumio Inagaki, Yusuke Kubo, Lena Maeda, and the Expedition 370 Scientists
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] The global survey of subseafloor sedimentary microbiomes (2017)
  • 著者名/発表者名: TATSUHIKO HOSHINO, HIDEYUKI DOI, LARS WORMER, YUKI MORONO, STEVEN D’HONDT, KAI-UWE HINRICHS, FUMIO INAGAKI
  • 学会等名: Goldschmidt2017
  • 国際学会
• [学会発表] 室戸沖海底下掘削による生命生息温度限界への挑戦（T-リミット） (2017)
  • 著者名/発表者名: 諸野 祐樹, Hauer B. Verena, 稲垣 史生, 久保 雄介, 前田 玲奈, Expedition 370 Scientists
  • 学会等名: 環境微生物系合同大会
• [学会発表] Global microbial diversity in subseafloor sediment (2017)
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiko Hoshino, Hideyuki Doi, Lars Wormer, Yuki Morono, Kai-Uwe Hinrichs, Fumio Inagaki Global microbial diversity in subseafloor sediment
  • 学会等名: The international society for subsurface microbiology 2017 conference
  • 国際学会
• [学会発表] Temperature Limit of the Deep Subseafloor Biosphere in the Nankai Trough Subduction Zone off Cape Muroto (IODP T-Limit Expedition 370) (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Morono, Verena B. Heuer, Fumio Inagaki, Yusuke Kubo, Lena Maeda and The Expedition 370 Scientists
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] オープンクリーンシステムを用いた実験環境下におけるDNA汚染の影響評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 寺田武志、諸野祐樹、星野辰彦、鈴木剛人、佐藤卓広、湯浅久史、久保田裕仁、稲垣史生
  • 学会等名: 環境微生物系合同大会2017
• [学会発表] Distribution of aerobic microbial activities in ultra-oligotrophic sediments of the South Pacific Gyre (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Morono, Takeshi Terada, Motoo Ito, Tatsuhiko Hoshino, Steven D'Hondt, Fumio Inagaki
  • 学会等名: 16th International Symposium on Microbial Ecology
  • 発表場所: カナダ、モントリオール
  • 年月日: 2016-08-22
  • 国際学会
• [学会発表] Distribution of Aerobic Microbial Activities in Ultra-Oligotrophic Sediments of the South Pacific Gyre (2016)
  • 著者名/発表者名: YUKI MORONO, TAKESHI TERADA, MOTOO ITO, TATSUHIKO HOSHINO, STEVEN D'HONDT, FUMIO INAGAKI
  • 学会等名: Goldschmidt 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-06-27
  • 国際学会
• [学会発表] NanoSIMS Reveals Activity in Deepest Samples Ever Collected by Marine Scientific Drilling (2016)
  • 著者名/発表者名: ELIZABETH TREMBATH-REICHERT, YUKI MORONO, AKIRA IJIRI, KATHERINE S. DAWSON, KAI-UWE HINRICHS, FUMIO INAGAKI , VICTORIA J. ORPHAN
  • 学会等名: Goldschmidt 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-06-27
  • 国際学会
• [学会発表] Technological breakthroughs in search of the deep subseafloor biosphere (2016)
  • 著者名/発表者名: 諸野 祐樹、寺田 武志、伊藤 元雄、稲垣 史生
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2016
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 海底下に広がる巨大生命圏とその探索ー最先端技術で生命の実態にせまるー (2016)
  • 著者名/発表者名: 諸野祐樹
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部創立15周年記念第22回若手研究者シンポジウム
  • 発表場所: 高知大学農学部（高知県南国市）
  • 年月日: 2016-04-23
  • 招待講演
• [学会発表] 海底着底型掘削装置による北大西洋アトランティス岩体掘削 (2016)
  • 著者名/発表者名: Gretchen Fruh-Green, Beth Orcutt, Yuki Morono, The IODP Expedition 357 Scientists
  • 学会等名: 第8回深海底表層地盤の研究ワークショップ
  • 発表場所: 海洋研究開発機構横浜研究所（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-04-08
  • 招待講演
• [学会発表] OXIC AND ANOXIC REGIONS OF SUBSEAFLOOR SEDIMENT (2015)
  • 著者名/発表者名: D'Hondt Steven, Pockalny Robert,Spivack Arthur,INAGAKI FUMIO,Murray RICHARD,Adhikari Rishi Ram,Britta Gribsholt,Kallmeyer Jens,McKinley Claire,MORONO YUKI,Roy Hans,Justine Sauvage,Wiebke Ziebis
  • 学会等名: 2015 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: Moscone center (USA)
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] Size and Carbon Content of Sub-seafloor Microbial Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Stefan Braun, MORONO YUKI,Sten Littmann,Jorgensen Bo Barker,Lomstein Bente Aa.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2015
  • 発表場所: Moscone center (San Francisco, USA)
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of biomolecules of sub-seafloor microbial cells separated from the sediment matrix (2015)
  • 著者名/発表者名: Braun Stefan, MORONO YUKI,Kevin Becker,Hinrichs Kai-Uwe,Jorgensen Bo Barker,Lomstein Bente Aa.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2015
  • 発表場所: Moscone Center (San Francisco, USA)
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] 海底下生命のセンサス：海底下微生物群集の空間的分布と地球環境との相互作用の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 星野 辰彦, 諸野 祐樹,稲垣 史生
  • 学会等名: 第16回極限環境生物学会
  • 発表場所: 東京海洋大学 品川キャンパス （東京都港区）
  • 年月日: 2015-11-07
• [学会発表] Technical developments to explore sedimentary biosphere: current status, limitation, and future perspectives (2015)
  • 著者名/発表者名: MORONO YUKI,
  • 学会等名: CDEBI Sediment Workshop
  • 発表場所: University of Southern California (USA)
  • 年月日: 2015-06-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 超貧栄養海域のマンガン団塊表面に密集する微生物群集 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白石 史人, 光延 聖,諸野 祐樹,鈴木 勝彦,稲垣 史生
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ (千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-26
• [学会発表] 薩摩硫黄島の浅海性熱水マウンドにおける鉄酸化微生物群集の分子生態学的・鉱物学的特徴 (2015)
  • 著者名/発表者名: 星野 辰彦, 倉富 隆,堀 知行,諸野 祐樹,稲垣 史生,清川 晶一
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ (千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-26
• [学会発表] 掘削コア試料の高品質、長期間保管を可能とする磁場振動型凍結とその評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 諸野 祐樹, 寺田 武志,山本 裕二,肖 楠,廣瀬 丈洋,菅野 正也,大和田 哲男,稲垣 史生
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ (千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] Probing metabolic activity of aerobic microbial cells in ultraoligotrophic sediments of the South Pacific Gyre (2015)
  • 著者名/発表者名: MORONO YUKI, Terada Takeshi,ITO MOTOO,INAGAKI FUMIO
  • 学会等名: Deep Carbon Observatory International Science Meeting
  • 発表場所: Lisbon (Portugal)
  • 年月日: 2015-05-08
  • 国際学会 / 招待講演